教案内容 化学反应可以同时向正反两个方向进行,在一定条件下,当正反两个方向的反应速率 相等时,体系就达到了平衡状态。不同的体系,达到平衡所需的时间各不相同,但其共同的 特点是平衡后体系中各物质的数量均不随时间而改变,产物和反应物的数量之间具有一定的 关系,只要外界条件不变,这个状态不随时间而变化,但外界条件一经变换,平衡状态就要 变化,平衡状态从宏观上看表现为静态,而实际上乃是一动态平衡。 化学工业,冶金工业和其它工业生产一样,除了希望能获得优质产品外,还要求收率 高,成本低。但是一项化学反应究竟能得到多大的转化率,一些外界条件,例如温度、压力、 浓度的改变又将怎样影响反应的转化率,如果没有理论依据,但凭实验手段加以探索,往往 事倍功半。化学反应是在宏观体系内所发生的过程,我们可以用热力学为理论工具,对某 具体化学反应进行具体分析,得出该反应达到平衡状态时的转化率,以及外界条件对平衡态 的影响。从而根据具体情况制定工艺路线,创造工艺条件,设法使反应的转化率能接近甚至 达到从热力学所得出的理论转化率,以获得最佳的生产效果。 §41反应的等温方程和平衡常数 化学反应的平衡条件 1.反应的摩尔吉布斯能变 任一封闭体系,在体系内发生了微小的变化(包括温度、压力和化学反应的变化),体 系内各物质的量相应地有微小的变化(设无非体积功),则 dg=-SdT+vdP+ >u (4-1-1) 如果变化是在等T,P进行的,则 dG∑omna 设反应为: cC+dD+..→>gG+hH (4-1-3) 根据反应进度5的定义 =v2d5 代入(4-1-2),得: dG=∑vA2d5 (4-1-4)二、教案内容 化学反应可以同时向正反两个方向进行，在一定条件下，当正反两个方向的反应速率 相等时，体系就达到了平衡状态。不同的体系，达到平衡所需的时间各不相同，但其共同的 特点是平衡后体系中各物质的数量均不随时间而改变，产物和反应物的数量之间具有一定的 关系，只要外界条件不变，这个状态不随时间而变化，但外界条件一经变换，平衡状态就要 变化，平衡状态从宏观上看表现为静态，而实际上乃是一动态平衡。 化学工业，冶金工业和其它工业生产一样，除了希望能获得优质产品外，还要求收率 高，成本低。但是一项化学反应究竟能得到多大的转化率，一些外界条件，例如温度、压力、 浓度的改变又将怎样影响反应的转化率，如果没有理论依据，但凭实验手段加以探索，往往 事倍功半。化学反应是在宏观体系内所发生的过程，我们可以用热力学为理论工具，对某一 具体化学反应进行具体分析，得出该反应达到平衡状态时的转化率，以及外界条件对平衡态 的影响。从而根据具体情况制定工艺路线，创造工艺条件，设法使反应的转化率能接近甚至 达到从热力学所得出的理论转化率，以获得最佳的生产效果。 §4.1 反应的等温方程和平衡常数 一、 化学反应的平衡条件 1. 反应的摩尔吉布斯能变 任一封闭体系，在体系内发生了微小的变化（包括温度、压力和化学反应的变化），体 系内各物质的量相应地有微小的变化（设无非体积功），则 dG= -SdT+VdP+∑B µ B dnB (4-1-1) 如果变化是在等 T, P 进行的，则 dG=∑B µ B dnB (4-1-2) 设反应为： cC+dD+…..→gG+hH+…… (4-1-3) 根据反应进度ξ 的定义 ν ξ ν ξ dn d dn d B B B B = , = 代入(4-1-2)，得： dG = ∑ν B µ B dξ (4-1-4)